吕广德 , 靳雪梅 , 郭 营 , 赵 岩 , 钱兆国 , 吴 科 , 李斯深
2021, 22(3):571-582. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200927001
摘要:株高作为小麦重要的农艺性状之一,受遗传因子外部环境共同影响,但遗传因子是最为主要的决定因素。小麦株高性状受到多基因调控,其数量性状位点广泛分布在小麦21条染色体上,目前已开发多个直接应用于育种辅助选择的株高相关的分子标记。目前,国内外学者围绕株高形成的遗传因素、基因定位与克隆、基因调控机理、分子标记辅助育种选择等进行了大量研究,并取得了重要的研究进展。本文综述了小麦株高的构成因素,阐述了小麦株高形成相关基因的遗传定位、克隆及其等位变异的挖掘和在小麦辅助育种中的利用,并展望了小麦株高下一步研究的前景。
2021, 22(3):583-592. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201012001
摘要:miR397是植物中保守的miRNA之一,在不同植物中miR397家族大多由1~3个成员组成。通过调控漆酶基因等miR397广泛参与调控植物生长发育和胁迫响应,从而影响植物种子产量、果实品质等重要经济性状。因此,miR397作为分子育种的重要靶标在植物遗传改良中具有很大的应用潜力。本文对miR397在植物中的分布、miR397靶基因的鉴定、miR397调控植物生长发育和胁迫应答的分子机制进行了评述,并提出了仍有待解决的问题,以期为miR397在植物遗传改良中的应用提供参考。
2021, 22(3):603-608. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200930001
摘要:镰孢菌枯萎病是目前我国普通菜豆生产中发生的重要病害之一。本文综述了普通菜豆镰孢菌枯萎病病原菌鉴定、发病规律、防治措施、种质资源鉴定和抗性遗传研究等方面的研究进展,表明目前镰孢菌枯萎病的研究比较滞后,抗性种质资源和基因资源匮乏,特别是抗性分子机制的研究更是空白。今后应加强对现有种质资源的抗性评价,并从中鉴定优异基因或等位变异,进而解析其抗性分子机制,促进普通菜豆抗镰孢菌枯萎病抗性育种的发展。
卢阳 , 李娜 , 王星 , 于萍 , 康艺凡 , 陈雪平 , 罗双霞 , 申书兴
2021, 22(3):609-615. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201015001
摘要:茄科作物经济价值较高,但株型高大,种植密度受限,水肥消耗量高。植物激素通过影响细胞分裂及伸长调控植株高度,挖掘影响其矮化的激素相关基因、创制矮化资源是茄科作物品种株型改良的重要基础。本文概述了几种主要植物激素与植物矮化相关的生物学功能,重点阐述了茄科作物矮化突变与所述激素生物合成及信号转导的关系,提出了基于突变体创建,综合利用现代分子生物学技术,系统开展矮化基因挖掘与高效利用的研究思路与方法。
李永波 , 崔德周 , 黄琛 , 隋新霞 , 樊庆琦 , 楚秀生
2021, 22(3):616-624. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201024001
摘要:干旱胁迫可引起植物细胞发生自噬,而植物可通过自噬将体内的一些有害物质清除掉,进而提高自身的抗旱性。本研究以抗旱小麦(Triticum aestivum L.)品种平麦 189 号和洛旱 6 号以及干旱敏感小麦品种临麦 2 号和山农优麦 3 号为材料,利用溶酶体荧光探针、Western blot、透射电镜等分子生物学技术,发现抗旱小麦干旱胁迫时自噬相关基因 6 和 8(ATG6、ATG8,autophagy related gene6/8)的表达量、ATG8-PE(磷脂酰乙醇胺)蛋白质的形成以及自噬泡的数量缓慢上升;而在干旱敏感小麦中却表现出急剧上升后下降的趋势。抗旱小麦品种细胞自噬缓慢应答干旱胁迫,且持续时间较长,使幼苗萎蔫迟缓;而干旱敏感小麦品种细胞自噬迅速应答干旱胁迫,但持续时间较短,使幼苗萎蔫加快。本研究为深入阐释小麦抗旱分子机理,筛选抗旱小麦种质资源以及培育抗旱小麦新品种提供了理论基础。
孙梦涵 , 邢宝 , 崔宏亮 , 周帮伟 , 张琴萍 , 任贵兴 , 秦培友
2021, 22(3):625-637. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200911001
摘要:为研究藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)种质资源的遗传多样性,分析国内藜麦种质遗传背景,本研究利用66个简单重复序列(SSR)标记对163份藜麦种质和3份台湾红藜(Chenopodium formosanum Koidz.)种质进行分子标记,分析了该种质群体的多态性和亲缘关系。数据显示,66对SSR标记在166份种质材料中检测到327个等位位点,平均每个标记5.031个等位位点,平均观测杂合度和期望杂合度分别为0.387和0.588,平均多态性信息含量为0.524。用类平均法将166份材料聚为3个组群,其中Ⅰ组仅包括3份台湾红藜,Ⅱ组包括以来源于美国国家种质库和智利种质为主的103份种质材料,Ⅲ组包括以来源于玻利维亚和秘鲁种质为主的60份种质材料。群体结构分析和主成分分析将藜麦群体划分为两个亚群,亚群之间有基因交流。结果表明,玻利维亚和秘鲁种质与美国和智利种质的遗传信息存在明显区分,来自青海和云南的藜麦种质在亲缘关系上更接近安第斯高原型,来自河北、山西的藜麦种质更接近智利低海拔型。台湾红藜为台湾本土种质。
陆展华 , 王晓飞 , 刘维 , 卢东柏 , 王石光 , 薛皦 , 何秀英
2021, 22(3):638-645. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200918003
摘要:倒伏影响水稻光合产物的生成和运输,稻谷霉变、发芽,加剧病虫害的发生,造成稻米品质下降和粮食减产甚至减半。抗倒性受株高、茎秆结构特性和栽培条件等多种因素影响。优质稻主栽品种‘粤农丝苗’抗倒伏性强、适应轻简化栽培模式,但其抗倒伏的主要影响因素仍不清楚。本研究对‘粤农丝苗’及由‘粤农丝苗’、倒伏品种‘象牙香占’,及‘粤农丝苗’ב象牙香占’的F2遗传分离群体的株高、单株抗折力,基部节间抗折力和茎秆结构等抗倒伏相关农艺性状进行分析。结果显示,相对于‘象牙香占’,‘粤农丝苗’基部节间短、壁厚、充实度高是其抗倒伏的重要结构基础;在F2群体中,N2节间的抗折力、节间长度、节间直径、茎秆壁厚可能受数量性状位点控制;相关性分析结果表明抗倒伏主要性状与株高、穗长的相关性较低,与茎秆直径和壁厚呈显著正相关,与节间的长度呈显著负相关,抗倒伏能力主要取决于节间的长度、粗细和茎秆壁的厚度。本研究为揭示‘粤农丝苗’抗倒伏的内在因素提供重要依据。
2021, 22(3):646-653. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200921002
摘要:发现并鉴定水稻耐热新种质,培育耐热新品种,是降低高温热害对水稻生产影响的重要措施之一。前期研究表明,9311为热敏感种质,而非洲水稻种质SDWG005为强耐热种质。本研究在苗期,对9311和SDWG005进行了连续5天的高温胁迫(42 ℃/28 ℃,12 h/12 h),并对二者高温胁迫前后的叶片表型、显微结构及其他生理指标进行了测定和分析。结果表明:在高温胁迫和正常生长的大部分测定时间点,SDWG005的叶片及显微结构、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性没有显著变化,可溶性糖和脯氨酸含量极显著增加,而9311的叶片出现枯萎、丙二醛和脯氨酸含量显著或极显著增加、可溶性糖含量(仅在高温胁迫的第一天显著增加)无显著变化、超氧化物歧化酶活性显著降低;高温胁迫对SDWG005苗期的光合作用没有显著影响,却显著抑制了9311苗期的光合作用;SDWG005和9311的叶绿素含量在部分测定时间点表现为显著或极显著增加;SDWG005苗期在高温胁迫下生物量积累增加。本研究揭示了非洲水稻SDWG005苗期耐热性产生的形态和生理学基础,为我们进一步利用该资源进行水稻耐热性育种提供了理论依据。
周瑜 , 李泽碧 , 黄娟 , 吴毓 , 张亚勤 , 张志良 , 张晓春
2021, 22(3):654-664. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200922001
摘要:对434份不同来源的高粱种质资源进行了表型性状的遗传多样性分析,以期为种质创新和品种改良提供依据。结果表明,供试的高粱种质拥有丰富的遗传多样性,穗型、穗形和叶病的遗传多样性指数H'分别为1.0454、0.9244和1.1718,株高、穗长、千粒重、穗柄长和穗粒重的H'值较高,依次为2.0463、2.0259、2.0093、1.9807和1.9210。株高与穗长、生育期呈极显著正相关,与穗粒重呈极显著负相关。聚类分析将434份高粱种质资源分为3个类群,类群I可作为饲草或能源进行开发,类群II可从中筛选适合作工艺(帚)用的资源,类群III可作为粒用高粱材料创新及杂交育种的种质源。
2021, 22(3):665-673. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20200924002
摘要:对239份国外大豆种质资源的23个质量性状和15个农艺及品质数量性状进行了评价鉴定,并筛选出特异种质,为我国南方大豆种质资源创新和新品种选育提供物质基础。结果表明,该批国外大豆种质资源具有较为丰富的遗传多样性,23个质量性状的Simpson多样性指数范围为0~0.672,荚色多样性指数最大,茎形状和荚形多样性指数为0;15个农艺性状和品质性状变异系数范围为4.85%~83.73%、Simpson多样性指数范围为0.6406~0.8526,主茎节数多样性指数最大,荚宽多样性指数最小,底荚高度变异系数最大,粗脂肪含量、荚长、生育日数、粗蛋白含量变异系数均小于10%;国外大豆种质资源粗蛋白含量集中分布在40.01%~45.00%之间,而粗脂肪含量集中分布在18.01%~20.00%之间;粗蛋白含量仅与底荚高度呈显著正相关,生育日数、茎粗、单株粒数、单株粒重、百粒重、荚长、荚宽的改良,有利于粗脂肪含量的提高;前5个主成分的累计贡献率达84.419%,第1主成分为产量构成因子,第2主成分为粒荚因子,第3主成分为株高因子,第4主成分为品质因子,第5主成分为生育期因子;筛出14份高粗蛋白含量、6份高粗脂肪含量和2份特大粒特异种质。
张金涛 , 李建领 , 王素华 , 陈红霖 , 程须珍 , 沙爱华 , 王丽侠
2021, 22(3):674-683. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201023002
摘要:本研究分别在北京和海南对不同地理来源的276份饭豆种质资源进行了农艺性状的鉴定评价,以期为种质发掘及利用提供参考。结果表明,饭豆种质资源有较强的光温敏感性。276份种质资源中在北京能够开花结荚的有188份,在海南有271份。饭豆种质资源幼茎以紫色为主(91.7%),籽粒以黄色(44.9%)和红色(33.0%)为主;大部分资源在北京蔓生(93.1%),在海南则半蔓生(64.9%)。数量性状在南北两地的比较分析发现,平均生育期、平均主茎分支、平均百粒重均以北京大于海南,而荚长和单荚粒数则相反。各性状在两地的平均变异系数由大到小依次为主茎分枝(25.84%)、百粒重(25.34%)、荚长(16.78%)、单荚粒数(14.23%)、生育期(9.35%)。不同来源资源的两地种植比较分析发现,同一种质在低纬度种植时,生育期比在高纬度时短,主茎分枝数也会减少,而荚长、单荚粒数、百粒重等的分布并无较显著的地理相关性。根据上述结果,分别筛选出47份早熟、直立、长荚、大粒的优异资源。本研究结果将为饭豆资源的研究利用提供参考,优异种质筛选则有助于饭豆种质创新及品种选育。
2021, 22(3):684-691. DOI: DOI:10.13430/j.cnki.jpgr.2020102200
摘要:为综合评价国内外豌豆种质资源及优异基因挖掘利用提供依据,本研究以国内外288份豌豆种质资源为实验材料,利用SSR标记对其进行遗传多样性分析,结果表明,利用筛选出的24对多态性SSR引物,共扩增出153个等位基因,平均每对引物扩增出6.38个等位基因,其中有效等位基因占37.48%,Shannon指数平均为0.9432,参试引物的多态性信息量(PIC)平均为0.4331。亚洲豌豆种质资源遗传变异最为丰富,其基因多样性指数为0.4638,而非洲的豌豆资源遗传基础相对狭窄,其基因多样性指数为0.3480。通过洲际间的聚类分析显示,亚洲、欧洲、美洲、大洋洲、非洲及俄罗斯联邦豌豆种质资源群体之间具有明显的地域分布规律,可分为2个组群,在组群I中又分出2个亚组群,其中欧洲与美洲间遗传距离最近,为0.922,其次是亚洲与非洲的遗传距离为1.425,大洋洲与其他大洲的遗传距离最远,为2.958。这些遗传多样性较高的豌豆种质资源可为我国今后豌豆育种及品种改良提供丰富的遗传材料。
石博 , 关峰 , 张景云 , 万新建 , 张会国 , 黄国东
2021, 22(3):692-699. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200927002
摘要:通过“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”共从江西省27个县(市/区)收集到62份地方苋菜种质资源。本研究对收集到的地方苋菜种质资源的12个性状进行遗传多样性分析和聚类分析,结果表明,江西地方苋菜资源表型性状有着较大的遗传差异,质量性状以叶形的遗传多样性指数最高,为1.627,数量性状以根茎质量的遗传多样性指数最高,为2.082。聚类分析将其分为4大类,其中第II类群花叶,叶片肥大,产量较高。相关性分析发现产量与株高、叶质量、根茎质量呈极显著正相关。根据以上结果从中筛选出6份表型丰富的优异苋菜资源,产量高、生产期短、商品性较好,可作为苋菜新品种的育种材料继续研究。
2021, 22(3):700-706. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200922004
摘要:以 4 个花色、果皮色和果肉色不同的茄子高代自交系为试验材料,将其配制成 3 个杂交组合,并进行回交、自交得到 3 个组合的 6 个世代群体,研究茄子花色、果皮色和果肉色遗传的相关性,旨在丰富茄子果色和果肉色遗传研究,并为茄子 新品种选育提供理论依据。结果表明:茄子花紫色对白色为完全显性,紫色对白色是由 1 对基因控制。果色紫色对白色是由2 对具有重叠作用的显性基因控制,且紫色基因具有显性上位作用。果皮紫色对绿色为显性,紫色基因对绿色基因表达有抑 制作用。果肉绿白色对白色为显性,绿白色对白色由 1 对完全显性基因控制。茄子果皮颜色和果肉颜色在遗传过程中存在基因互作效应,控制茄子果肉的绿白色基因对控制茄子果皮的白色基因有上位作用;茄子花色和果皮色为不完全连锁遗传,白 花绿皮茄和紫花紫皮茄遗传交换值为 20.5%,紫花紫皮茄和白花白皮茄遗传交换值为 34.6%;茄子花色和果肉色在杂交遗传过程中符合独立遗传规律,不存在连锁关系。
汪娅梅 , 张英 , 马玉申 , 揭红东 , 魏传秦 , 曾怡 , 赵龙 , 邢虎成 , 揭雨成
2021, 22(3):707-717. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2020103000
摘要:原材料是夏布衣着用的重要限制因素,评价、筛选优异的苎麻品种资源,是制造优质夏布衣料的基础。本研究以30份苎麻品种(种质)为实验材料,浏阳鸡骨白、日本昭和村麻为对照,比较单纤维直径和强力,发现有14个品种均优于对照。对30个苎麻品种及CK1的8个指标进行差异性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析,发现不同品种之间差异极显著,且部分指标之间存在极显著的相关性,30个品种及CK1可分为3类,评价指标可简化为6个。通过隶属函数分析法筛选出了优于对照CK1的品种有大庸黄壳麻(编号18)、割麻(编号11)和乐昌黄皮苎(编号3)。
2021, 22(3):718-724. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201105002
摘要:植物体细胞染色体数目减少是一种罕见现象。本研究以同一份橡胶树野生种质的四倍体接穗、嵌合体接穗和嵌合体的二倍体砧木为材料,通过流式细胞术分析嵌合体中四倍体细胞比例的位置效应,利用SSR分子标记分析四倍体和嵌合体的来源途径。结果表明,嵌合体植株四倍体细胞的比例在第一蓬叶处为80.50%,在第七蓬叶位置的比例为65.58%,嵌合体中四倍体细胞比例随着植株的生长而下降。18对引物在四倍体和嵌合体中扩增出的32条带完全一致,与嵌合体的二倍体砧木中的扩增结果有28个差异条带,表明嵌合体来源于四倍体体细胞的自然减倍。18个位点中1个位点的两个等位基因相对扩增产物量为3:1,表明该四倍体种质资源不是体细胞染色体加倍形成的同源四倍体,而是由2n卵细胞和2n花粉经有性多倍化形成的异源四倍体。本研究首次发现并证实了橡胶树异源四倍体体细胞减倍现象。
罗粤川 , 邓雪雪 , 吴丹丹 , 张亚洲 , 周永红 , 张海琴
2021, 22(3):725-733. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201118004
摘要:小麦是全球最重要的粮食作物之一,提高小麦产量和品质对保障粮食安全和人体健康具有重要意义。赤霉病(FHB,Fusarium head blight)严重威胁小麦的高产、稳产和优质。小麦野生近缘种中存在许多赤霉病抗性资源,发掘野生近缘种中的抗病基因是小麦抗赤霉病育种一条重要且有效的途径。本研究采用孢子喷雾法和单花滴注法对来自国内外的31份鹅观草(Roegneria kamoji Ohwi)种质资源进行了两年两点的田间抗赤霉病鉴定。结果表明:鹅观草抗侵入性中等,抗扩展性优异,整体抗性表现良好,抗病能力存在多样性,个别居群同时具有优异的抗侵入和抗扩展能力。31份资源中,4份抗病(R,占12.90%)、22份中抗(MR,占70.97%)和5份中感(MS,占16.13%)。四份抗病材料:88-89 282(新疆哈巴河)、Pr 87-88 353(四川雅安)、Pr 87-88 352(四川雅安)和88-89 304(日本京都),两年两点间平均严重差异度都在1级以内,是优异的抗赤霉病资源,可转育到栽培小麦用以抗赤霉病品种选育。
钟惠 , 李成儒 , 沈立明 , 李笑平 , 朱雅婷 , 郭明 , 刘仲健 , 吴沙沙 , 翟俊文
2021, 22(3):734-747. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201114002
摘要:以秦岭山脉主峰太白山南北两侧的5个弧距虾脊兰(Calanthe arcuata)野生居群为研究对象,通过多样性(Shannon-Wiener)指数(I)、巢式方差分析、变异系数分析、主成分分析、相关分析、聚类分析等方法,对弧距虾脊兰26个性状表型多样性进行分析。结果显示:22个表型性状在弧距虾脊兰群体间和群体内都存在丰富的变异,变异系数在10.95%~46.05%间,群体内的变异程度大于群体间变异。本研究的4个质量性状中花瓣颜色具有相对较高的多样性指数(为1.12),变化丰富。叶长宽比平均变异系数最大,中萼片宽平均变异幅度最小。主成分分析结果显示,花朵数量、中萼片长、侧萼片长、花横径和中萼片宽等花部器官以及叶宽等营养器官的变异是其表型变异的主要因素。表型性状相关性主要集中于花部之间,说明花部之间的相关性大,且与地理因子中的海拔相关性大。5个居群聚为2类,大殿居群海拔远高于其他四个居群而聚为一支,22个表型性状R型聚类聚为3类。本研究为弧距虾脊兰的表型多样性提供重要数据,群体内和群体间的表型分化系数都较高,建议对野生居群进行就地保护,在此基础上建立种质资源库,为该类群植物育种及开发利用提供理论依据。
雷雨 , 段继华 , 黄飞毅 , 康彦凯 , 罗意 , 陈宇宏 , 丁玎 , 姚利娜 , 董丽娟 , 李赛君
2021, 22(3):748-757. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200919002
摘要:利用EST-SSR分子标记对以福鼎大白茶和安徽1号为母本,保靖黄金茶1号为父本的两个杂交F1进行真假杂种的鉴定和遗传多样性分析,结果表明:以福鼎大白茶为母本的48株F1中共鉴定出真杂种41株,杂种率为85.42%,以安徽1号为母本的44个F1中共鉴定出真杂种35株,杂种率79.55%。筛选出的17对SSR引物在两个杂交群体中共享等位基因41个,平均含有2.82(福鼎大白茶)和2.71(安徽1号)个,具有相对较高的多态性。两个杂交F1群体的遗传多样性参数差别不大,Nei、He、Ho、I平均值分别为0.56、0.78、0.43、0.93(福鼎大白茶)和0.55、0.75、0.43、0.90(安徽1号)。福鼎大白茶×保靖黄金茶1号和安徽1号×保靖黄金茶1号杂交F1中遗传相似系数的变化幅度分别在0.44~0.90和0.48~0.95之间,具有较丰富的遗传变异。根据相似系数矩阵按UPGMA进行聚类,2个杂交群体分别在相似系数为0.60和0.64处分为三大类:两个杂交子代各先聚为一类,然后再与母本聚为一类,最后与父本聚为一类,说明这两个杂交F1代具有偏母本遗传倾向。该研究表明EST-SSR可应用于茶树真假杂种的鉴定。
颜新林 , 管中荣 , 温雯 , 张浙峰 , 王晨宇 , 沈进娟 , 汪启明 , 韩瑞玺 , 饶力群
2021, 22(3):758-770. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201014002
摘要:利用SSR分子标记建立芥菜品种鉴定体系,旨在为我国芥菜育成品种鉴定提供高通量、快速鉴定方法。选取芥菜16个变种代表性品种用于SSR引物初筛,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳从432对引物中筛选出84对条带清晰、稳定性好、多态性高的芥菜SSR引物,并对筛选出的引物5’端进行荧光标记。另外选取96份品种对上述84对引物进行复筛,利用基因分析仪对所有扩增片段大小进行分析,依据各引物的扩增稳定性、峰型易读取程度、多态性及染色体位置等,最终筛选出25对SSR引物作为核心引物,并为其设置参照品种以消除不同实验批次或平台等因素引起的误差。根据荧光颜色和扩增片段大小将25对核心引物分成6组,建立基于SSR标记的芥菜品种鉴定体系。利用该套核心引物构建了189份芥菜品种的DNA指纹数据库,共检测到175个等位变异,平均每对引物检测到7个等位变异;基因多样性指数变化为0.239~0.870,平均为0.555;多态性信息含量在0.23~0.86之间,平均为0.493;本研究建立的基于毛细管电泳平台的芥菜SSR分子标记品种鉴定体系,可用于芥菜品种真实性快速鉴定、遗传多样性分析和DUS测试近似品种辅助筛选等。
王伟伟 , 马锦绣 , 曹志琛 , 郝小聪 , 朱文根 , 左静红 , 郭春曼 , 赵昌平 , 汪德州 , 唐益苗
2021, 22(3):771-781. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200915001
摘要:MYB类转录因子是高等植物中最大的转录因子家族之一,参与植物多种生命活动的调控。近年来的研究表明,MYB类转录因子在花发育过程的各个阶段以及花器官的不同部分发挥调控作用。为研究MYB转录因子在小麦(Triticum aestivum L.)穗部发育中的作用,对小麦最新基因组数据进行分析,以拟南芥花药发育调控基因AtMYB35通过同源克隆法获得小麦直系同源MYB基因,根据其染色体位置分别命名为TaMYB35A、TaMYB35B、TaMYB35D,并对其进行了分析。序列分析表明:TaMYB35A、TaMYB35B和TaMYB35D分别含有924bp、927bp和927bp的完整开放阅读框,分别编码307个、308个和308个氨基酸;TaMYB35A、TaMYB35B和TaMYB35D蛋白序列N端均含有两个MYB结构域,为MYB基因家族中的R2R3-MYB类转录因子。系统进化分析表明:TaMYB35A与二粒小麦(Triticum dicoccum)处于同一分支,其亲缘关系更近;TaMYB35B和TaMYB35D处于同一分支,亲缘关系更近。荧光定量表达分析表明:TaMYB35A、TaMYB35B和TaMYB35D主要在雄蕊中表达,小穗(除去雄蕊)中少量表达,其他组织基本不表达。不育和可育环境下,TaMYB35A表达有显著差异。本研究明确了TaMYB35在小麦花药发育过程中的表达特性,为研究二系杂交小麦分子育种提供新基因资源。
胡文静 , 裔新 , 高德荣 , 朱冬梅 , 陆成彬 , 程顺和 , 张勇
2021, 22(3):782-788. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201108001
摘要:粒重是决定小麦产量的关键要素,也是产量育种的重要目标。本研究以CIMMYT引进种质人工合成小麦衍生系C615为母本,扬麦13(Yangmai13,简称YM13)为父本,构建重组自交系(RIL,recombinant inbred lines)群体。利用小麦90K SNP芯片并且结合4个环境下亲本和群体的千粒重表型结果,定位粒重相关QTL。共检测到2个与粒重相关的QTL,分别位于1BL和6AL上,QTGW.yaas-1BL仅能在1个环境下检测到,遗传位置在1BL的12.90 cM,表型贡献率为3.07%,加性效应为0.78,增效基因来源于C615。QTGW.yaas-6AL在4个环境中均能检测到,遗传位置在6AL的112.70 cM~116.00 cM区间,表型贡献率为7.63%~10.55%,加性效应为1.46~1.51,增效基因来源于扬麦13。利用已报道的粒重基因相应KASP (Kompetitive allele-specific PCR) 标记检测亲本,C615和扬麦13共同携有6个粒重相关基因的增加粒重的等位变异,另有3个粒重基因的等位变异在亲本间呈现差异,群体定位中未检测到与这3个差异基因位点一致的QTL。本研究挖掘到的新的粒重位点可为进一步揭示扬麦13粒重的遗传基础和培育高产小麦新品种奠定基础。
黄李春 , 顾正文 , 谈红艳 , 赵微 , 肖颖 , 储睿 , 范晓磊 , 张昌泉 , 李钱峰 , 刘巧泉
2021, 22(3):789-799. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210104003
摘要:控制水稻胚乳直链淀粉合成的 Wx 基因是决定稻米蒸煮食味品质的主效基因。适当降低稻米的直链淀粉含量可显著提高稻米蒸煮食味品质。编辑 Wx 基因编码的 GBSSI 蛋白 C 末端非关键位点有望微调其酶活性和胚乳直链淀粉含量,进而改良稻米蒸煮食味品质。在未检测到关键结构域和位点的 Wx 基因 3′端设计靶位点 T1 和 T2(分别位于 Wx 基因第 12 和 第 13 外显子),利用 CRISPR/Cas9 技术进行编辑。通过 PCR 和测序筛选获得纯合突变株系,用表观直链淀粉含量测定、凝胶渗透色谱、Western Blot 和 qRT-PCR 等技术分析其对水稻胚乳直链淀粉合成和 Wx 基因表达的影响。共获得 8 种保留 GBSSI主要结构域的纯合突变系 C1~C8。其中,C2 和 C3 中推测翻译的 GBSSI 蛋白仅有第 518~550/551 位密码子发生移码;C1、C4~C8 中推测翻译的 GBSSI 蛋白分别从第 551 位和第 517/518 位密码子开始移码。C1~C8 米粉中表观直链淀粉含量显著降低,从野生型的 16.79% 下降到 3.69%~4.44%,但均稍高于含自然突变 wx 基因的糯稻近等基因系的 2.92%。GPC 结果显示,突变系中无直链淀粉合成,但其支链淀粉中长链(Ap2)的链长均长于糯稻近等基因系 wx。qRT-PCR 和 Western Blot 结果显示,C1~C8 发育种子中 Wx 基因的转录水平无显著变化,但除 C2 和 C3 有一定量 GBSSI 蛋白表达外,其他纯合系中均无GBSSI 蛋白表达。综上所述,本研究通过 CRISPR/Cas9 技术创建了淀粉精细结构略区别于常规糯稻的新型糯稻种质 C1~C8,为水稻品质改良提供了新种质。同时也证明 GBSSI 蛋白 C 末端第 518~551 位氨基酸对其酶活性的形成有重要影响。这些结果为进一步解析 GBSSI 蛋白的结构以实现其精准编辑提供了参考。
杨致远 , , , 唐娟 , 赵鑫哲 , 张丰屹 , 刘文娟 , 李明顺 , 张德贵 , 李新海 , 雍洪军 , 兰海
2021, 22(3):800-806. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201124003
摘要:为进一步提高玉米复合群体改良效率,本文采用NCII遗传交配设计,以中群15、中群16、W9706和四144为测验种,与4个综合种配制16个测交组合。以郑单958为对照,采用不完全区组设计,在河南新乡和山东济南鉴定并分析不同种质渗入玉米复合群体后的改良效果。结果表明,不同种质渗入后,中群15和中群16产量均有不同程度的增加;通过分析农艺性状和配合力表现,综合种CP15-2抽丝期短、株高较低、收获时含水量低、产量高等,抽丝期和产量一般配合力也表现优良;CP15-2×中群15抽丝期、收获时含水量、产量均优于原始群体中群15,其产量特殊配合力和中亲优势较低;CP15-2是渗入中群15的优良新种质,可用于改良其生育期、收获时含水量和产量性状。
张颖 , 赵国龙 , 林春晶 , 贾顺耕 , 郭凤兰 , 赵丽梅 , 张春宝
2021, 22(3):807-814. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201023001
摘要:杂种优势利用是提高作物产量的有效手段之一。随着第三代“智能不育杂交育种技术”的兴起,核不育基因被广泛应用于作物杂交育种中。在大豆中,ms6作为重要的核不育基因被广泛应用于轮回选择育种,但在杂交育种中鲜有报道。本研究利用大豆ms6基因上的突变位点开发了12个dCAPS标记进行分析验证,其中3个dCAPS标记ms6-dCAPS-1、ms6-dCAPS-2和ms6-dCAPS-3的扩增产物酶切后出现明显多态性条带。经进一步验证,明确ms6-dCAPS-3标记稳定且重复性好,其扩增产物经限制性内切酶Hind III酶切后,可将ms6后代分离群体中纯合可育、杂合可育和纯合不育单株准确区分。为ms6核不育基因在杂交大豆育种中的应用提供了有效的技术支撑。
陈正杰 , 宛永璐 , 钟文娟 , 陈四维 , 周永航 , 石盛佳 , 蒋理 , 戢沛城 , 杨泽湖 , 毛正轩 , 牟方生
2021, 22(3):815-833. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201028003
摘要:大豆是我国重要的粮油作物,其中菜用大豆是营养丰富的蔬菜作物。然而,大豆中便于应用的分子标记较少。本研究选取18份大豆种质资源进行全基因组重测序分析,以此数据挖掘InDel位点,根据这些InDel位点开发分子标记,并验证这些InDel标记的有效性和应用价值。经过严格筛选,获得17,977个插入/缺失为13-50 bp适合琼脂糖凝胶电泳检测的高多态性InDel位点,每条染色体上分布505~1355个,平均分布密度为12.60~35.76个/Mb。随机挑选73个InDel标记在18份大豆中验证其有效性,结果43个具有多态性,多态性率为56.16%。利用25个多态性InDel标记对192份大豆种质资源(包含64份菜用大豆、65份春大豆、36份夏大豆、19份地方品种、8份野生大豆)进行遗传多样性分析,每个标记的信息多样性值PIC在0.17~0.46之间,平均为0.35。通过聚类分析,192份大豆被划分成24个亚群,成功将不同类型大豆划分到不同亚群。其中菜用大豆主要划分到第3#亚群,相似系数为0.66;少许划分到第1#亚群,相似系数为0.71。表明我国菜用大豆遗传背景较窄,今后菜用大豆杂交育种中应选择相似系数小的材料作为亲本以丰富遗传背景。另外,将这25个InDel标记用于13个杂交组合的F1代真实性鉴定,结果与F1代表型鉴定吻合,表明开发的InDel标记能有效鉴定不同杂交组合F1代真实性。本研究所开发的多态性InDel标记在大豆遗传多样性分析、杂交种纯度鉴定、遗传连锁图谱构建、基因定位和分子标记辅助选择育种等方面具有很好的应用前景。
朱迎春 , 李卫华 , 安国林 , 袁高鹏 , 司文静 , 刘君璞 , 孙德玺
2021, 22(3):834-850. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20201202001
摘要:为揭示热激影响西瓜未受精胚珠膨大的分子机理,本研究以中果型西瓜品种“中科6号”为试材,将当天开花的西瓜未授粉子房于37℃培养箱中进行热激处理,分别对热激处理0 h(A1)、4 h(A3)、8 h(A5)、12 h(A7)和24 h(A8)的样品取样,提取RNA并进行转录组测序。四个比较组(A3_A1、A5_A1、A7_A1和A8_A1)共检测到10093个差异表达基因(DEGs),其中共有的DEGs为4645个。DEGs的聚类分析结果表明,37℃热激处理4 h时,未受精胚珠内部转录机制发生了剧烈变化,西瓜未受精胚珠的热激分子响应可能主要发生在热激处理前期。GO分析发现DEGs主要在细胞加工、细胞元件和细胞器等方面得到注释,暗示热激处可能增加了子房细胞的活跃程度。DEGs的KEGG分析结果显示氨基酸代谢、碳水化合物和糖代谢、植物激素信号转导、MAPK信号转导通路等得到富集,它们可能对西瓜未受精胚珠发育产生了较大影响。另外,研究发现,当西瓜未受精胚珠在热激的诱导下,热激蛋白、植物激素和胚胎发育相关基因的表达变化可能是诱导未受精胚珠发育的重要因素,这些结果为进一步解析西瓜未受精胚珠热激发育的分子机制提供了思路。
金平 , 朱志玉 , 张靓 , 傅敏杰 , 郑文 , 张萼 , 陈加红 , 吴建国 , 朱祝军
2021, 22(3):851-859. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20200929004
摘要:本研究以‘温州芜菁’(Brassica rapa L. em. Matzg.,2n=20,AA)为母本,‘水果紫苤蓝’(B. oleracea L. var. caulorapa DC,2n=18,CC)为父本进行远缘杂交,创造二倍体远缘杂种。通过花期剥蕾授粉、子房培养共获得2株杂种,经扩繁得到无性苗19株,经形态学分析、细胞学观察和RAPD分子鉴定出两株均为温州芜菁×紫苤蓝的真杂种,后利用染色体加倍获得异源四倍体新型芜菁甘蓝新种质材料(AACC,2n=38)。两杂种株系出现茎色分离,根部与茎部均有膨大,但程度低于亲本。异源四倍体的花器官较大,花药发育正常,可育花粉率高。本研究所获得的异源四倍体芜菁甘蓝新种质,在一定程度上拓展了芜菁甘蓝种质资源的遗传背景,为研究芜菁甘蓝的起源与进化、遗传改良、生产和推广奠定基础。
胡国峰 , 倪照君 , Daouda Coulibaly , 高志红
2021, 22(3):860-872. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200922002
摘要:自交不亲和是植物避免近亲繁殖保持优良种性的重要途径,梅是典型的配子体(GSI)自交不亲和植物。本研究采用AS-PCR(Allele-specific PCR,等位基因特异性PCR)和序列测定等技术,分别以梅S-RNase基因与SFB基因核苷酸序列保守区设计引物Pru-C2和PCE-R、SFB-C1F和Pm-Vb,然后以11个品种的基因组DNA为模板进行AS-PCR扩增和PCR产物测序。经过序列对比分析明确了11个梅品种的S-RNase基因型与SFB基因型,分别为‘软条红梅’(S14S13)(F-box2/SFB14)、‘小叶猪肝’(S3S33)(SFB51/SFB53)、‘中红’(S3S24)(SFB2/SFB24)、‘青佳915’(S3S15)(SFB2/SFB43)、‘美林红’(S1S37)(SFB1/SFB24)、‘赤凤红梅’(S14S38)(SFB12/SFB49)、‘大龙梅’(S20S30)(SFB7/SFB41)、‘红光梅’(S3S33)(SFB24/SFB55)、‘南农丰羽’(S3S5)(SFB31/SFB43)、‘南农丰娇’(S3S6)(SFB2/SFB47)、‘南农龙霞’(S15S37)(SFB41/SFB43)。对获得的S-RNase基因与SFB基因序列进一步分析发现除了已知的S-RNase基因与SFB基因外,还鉴定到S37-RNase,S38-RNase 2个未登录的新S-RNase基因与SFB47、SFB49、SFB51、SFB53、SFB555个未登录的新SFB基因,并将其序列登录在GenBank数据库,其登录号分别为MT950061、MT950062,以及MW186463、MW186465、MW186467、MW186469、MW186471。研究结果为梅生产栽培、授粉树的配置和提高育种效率提供了依据。